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一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-12-06 11:36:40

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 黄哲芬 | 2023-12-06 11:36:40

本发明涉及一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器,其拓扑结构是由多输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成,多输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联构成的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联,后序级联一个单相/具有中点电位平衡电路的三相SPWM逆变电路并在直流母线上直接或通过一个双向Buck/Boost充放电直流变换电路并接储能电池以构成多新能源并联同时供电升压直流变换器型单相/三相高频环节逆变器。这种变换器具有高频电气隔离、拓扑简洁、多输入源并联同时对负载供电、占空比调节范围宽、变换效率高、成本低等优点,在多新能源供电系统领域有重要应用价值

提供一种多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器,该直流变换器为具有多输入源共地、输出与多输入源之间高频电气隔离、多输入源并联同时供电、拓扑结构简洁、共用一个具有储能和释能选择开关的高频逆变电路和一个高频变压器及一个高频整流滤波电路、占空比调节范围宽、体积和重量小、变换效率高、成本低、重要应用价值等特点的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器。

直流变换器是应用功率半导体器件将一种直流电变换成另一种直流电的电能变换装置。与非隔离型直流变换器相比,隔离型直流变换器(亦称为高频环节直流变换器)具有输出与输入之间高频电气隔离、变换器运行安全可靠性高和电磁兼容性高、输出与输入电压匹配能力强、应用范围宽广等优点。

太阳能、风能、潮汐能等绿色新能源具有清洁、廉价、可靠、丰富等优点,故应用前景广泛。由于石油、煤和天然气等不可再生的化石能源日益紧张、环境污染严重、全球气候变暖等原因,新能源的开发和利用越来越受到各国政府的高度重视。光伏、风力、燃料电池等新能源发电主要存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷,所以需要采用多种能源联合供电的分布式供电系统。

传统的单输入直流变换器型新能源分布式供电系统,如图1所示。该供电系统是采用多个单输入直流变换器将光伏电池、燃料电池、风力发电机等新能源发电设备输出的直流电变换成后级逆变器所需的公共直流母线电压,后级逆变器将其逆变成负载所需要的交流电压。为了使新能源发电部分协调工作,多种新能源分别进行电能变换后连接到公共的直流母线上,需要多个单输入直流变换器在输出端并联,故存在拓扑结构复杂、体积和重量大、成本高、可靠性低等缺陷。

为了简化拓扑结构,用一个多输入直流变换器取代多个单输入直流变换器组成新颖的多输入直流变换器型新能源分布式供电系统,如图2所示。多输入直流变换器允许多种能源输入,输入源的性质、幅值和特性可以相同,也可以差别很大。这种供电系统具有拓扑结构简洁、成本低、体积和重量小、一个高频开关周期内多个输入源分时或同时向负载供电、系统的稳定性高和灵活性强、可实现能源的优先和充分利用等优点。

发明人:屈艾文 陈道炼福州大学(Fuzhou University),简称福大,位于福建省福州市,创建于1958年,是国家“双一流”建设高校,国家“211工程”建设高校,国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校,福建省三所重点建设的高水平大学之一,福建省一流大学建设高校,入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

本发明具有以下有益效果:本发明将传统的单输入直流变换器型新能源分布式供电系统中输出端并联的多个单输入直流变换器拓扑结构,构建为由n输入单输出全桥高频逆变电路、高频变压器、高频整流电路、输出滤波电容依序级联构成并且n输入单输出全桥高频逆变电路的每一路输入端均与各自的依序级联的输入滤波电容、储能电感和有源钳位电路相级联构成的多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器拓扑结构,提出了多新能源并联同时供电升压型高频环节直流变换器的新概念、电路结构与拓扑。

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